PNAS：創(chuàng)新性軟件或可鑒別出癌癥轉(zhuǎn)移及腫瘤進(jìn)化的過程

妙手生春 2024-06-02 12:46:29

2016年09月12日訊腫瘤內(nèi)的單個細(xì)胞或許并不一樣

，這可能聽起來像一個現(xiàn)代醫(yī)學(xué)真理一樣

，但在不久之前腫瘤學(xué)家推測，對患者腫瘤組織的單一活組織檢查或許能夠精確反映腫瘤組織的生理學(xué)和遺傳組成特性

。如今一項發(fā)表在國際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報告中，來自賓夕法尼亞大學(xué)的研究者慢慢開始意識到癌癥或許是由一種生存驅(qū)動力來誘發(fā)的

，而這種生存驅(qū)動力正是達(dá)爾文提出的驅(qū)動生物進(jìn)化的一種力量，對于腫瘤而言

，隨著腫瘤不同階段的進(jìn)展

，單個細(xì)胞就會持續(xù)不斷進(jìn)化

，而誘發(fā)轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞往往是引發(fā)患者致命的主要原因

。

在相同癌癥類型的患者機(jī)體中，其腫瘤組織或許并不相同

，因此臨床醫(yī)生如何針對患者個體來制定個體化療法呢

？為了解決這個難題，研究者們通過調(diào)查兩種類型的突變：體拷貝數(shù)變化（somatic copy number alterations）和單一核苷酸變化（single-nucleotide alterations）來推斷腫瘤細(xì)胞的進(jìn)化軌跡

，這兩種突變均來自單一患者的多個樣本組織中

，隨后研究者對白血病、卵巢癌及乳腺癌細(xì)胞系的樣本也進(jìn)行了相同的研究

，他們指出

，涉及所有類型突變積累的腫瘤的進(jìn)化過程或許會影響腫瘤細(xì)胞的適合度

。

研究者Yuchao Jiang博士指出

，對于一個既定的患者而言，腫瘤的組成通常是多個不同細(xì)胞群體的混合物

，這些細(xì)胞群體在遺傳組成

、基因表達(dá)及生理學(xué)特性上并不相同

，而這種異質(zhì)性往往會造成癌癥靶向療法的失敗以及藥物耐受性的產(chǎn)生

，而過去科學(xué)家們則認(rèn)為腫瘤具有一定的同源性

。文章中研究者利用了一種名為Canopy的開放源軟件

，該軟件考慮到了腫瘤間的差異性

，其能夠利用相同腫瘤組織多個層面的研究數(shù)據(jù)，即相當(dāng)于在同一個時間在同一個地點(diǎn)進(jìn)行采樣

，這種方法通常較多應(yīng)用于測序研究中。研究人員可以利用該軟件在對藥物耐受性和惡性侵襲性的腫瘤樣本組織的不同癌細(xì)胞群體中鑒別出潛在的生物標(biāo)志物

。

研究者指出，輸入到Canopy軟件中的臨床數(shù)據(jù)來源于相同患者的組織樣本數(shù)據(jù)

，此外

，該軟件還能夠被用來推斷出腫瘤的進(jìn)化歷史從而幫助更好地理解腫瘤的進(jìn)化，并且?guī)椭茖W(xué)家尋找新型的生物標(biāo)志物

，Canopy軟件的目的就是幫助早期階段的癌癥患者

，利用生物標(biāo)志物來對患者進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷以及預(yù)后指導(dǎo)。

當(dāng)然

，研究人員還利用動物模型來優(yōu)化他們對乳腺癌轉(zhuǎn)移模型的理解

，當(dāng)將人類乳腺癌細(xì)胞注射到小鼠機(jī)體后，研究者就開始觀察原始的乳腺癌細(xì)胞會轉(zhuǎn)移到小鼠機(jī)體的哪些地方-肺部

、骨骼還是其他組織中

，位點(diǎn)特異性的轉(zhuǎn)移性樣本以及原發(fā)性的癌細(xì)胞系都能夠被全外顯子組測序進(jìn)行測定；而通過Canopy軟件重建關(guān)系則表明

，相比原發(fā)性的乳腺癌細(xì)胞系而言

，來自不同器官的轉(zhuǎn)移性樣本或許有著不同的基因型模式，Canopy縮減別的轉(zhuǎn)移性位點(diǎn)特異性突變能夠同特殊的轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞系相對應(yīng)，這一概念驗證研究背后得出的結(jié)論就能夠被用于更多大型研究中去來幫助科學(xué)家們鑒別基因組的改變

，以此來作為癌癥遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)移發(fā)生的指示標(biāo)志物

。

通過分派制定腫瘤進(jìn)化樹不同部分的突變類型

，腫瘤學(xué)家就能夠預(yù)測腫瘤轉(zhuǎn)移的位點(diǎn)和嚴(yán)重性

，以及療法的潛在效益

，將Canopy軟件應(yīng)用于大型的組織樣本梯隊研究中或許也是未來研究者的一個研究方向

。研究者Zhang表示

，近來對單細(xì)胞測序領(lǐng)域的研究進(jìn)展或許就能夠幫助研究者們在單細(xì)胞水平下對腫瘤進(jìn)行深入研究

，然而通過單細(xì)胞測序所得到的的拷貝數(shù)和單個核苷酸突變的特性分析研究或許目前還處于初級階段，我們的研究工作表明

，如果研究人員愿意對組織的多個片層進(jìn)行測序的話，那么傳統(tǒng)的大容量測序久能夠?qū)δ[瘤亞克隆進(jìn)行準(zhǔn)確地鑒定

，而且在接下來幾年里

，大塊組織測序?qū)τ诶斫饽[瘤的異質(zhì)性或許非常重要，當(dāng)然將大塊組織測序同單細(xì)胞分析技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的實(shí)驗性方法似乎需要科學(xué)家們后期進(jìn)行開發(fā)